[发明专利]一种α-氧化铁修饰的生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种α‑氧化铁修饰的生物炭及其制备方法和应用。本发明的α‑氧化铁修饰的生物炭的制备方法包括以下步骤：将畜禽粪便置于保护气氛中进行第一次煅烧制成生物炭，再将生物炭分散在亚铁氰化钾溶液中，再加入FeCl₃，再分离出固体物置于保护气氛中进行第二次煅烧，即得α‑氧化铁修饰的生物炭。本发明的α‑氧化铁修饰的生物炭可以降低土壤中铜、镉和铅等重金属的有效性，提高土壤的pH值，大幅降低作物中铜、镉和铅等重金属的含量，保障了农产品的安全生产，且其制备工艺简单、生产成本低，适合进行大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种α-氧化铁修饰的生物炭及其制备方法和应用。

背景技术

近几十年来，随着工业制造、金属冶炼、采矿等行业的高速发展以及农药和化肥的不当使用，大量的重金属进入自然环境中，造成了严重的土壤污染问题。土壤中过量的重金属不仅会造成粮食减产，而且重金属还可以通过食物链进入人体并在人体中积累，导致严重的人体健康问题。土壤中的重金属具有很强的流动性、持久性和不可生物降解性，处理难度很大，亟需开发有效的土壤修复技术。

土壤中重金属的毒性与其形态有关，而通过施加钝化剂以降低重金属的生物有效性成为了近年来的研究热点。原位化学钝化方法在时间和成本上能够更好地满足重金属污染土壤修复的要求，更加适用于农田污染土壤，而该项技术的关键之一是钝化剂。目前，常见的土壤钝化剂包括石灰材料、生物炭、有机堆肥和金属氧化物等，它们可以在一定程度上降低土壤中重金属的迁移性。然而，现有的土壤钝化剂要么对重金属的修复效率较低，要么对植物的生长会造成伤害，均难以进行大规模实际应用。

因此，开发一种修复效果好、制备简单、成本低廉、环境友好的土壤钝化剂具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种α-氧化铁修饰的生物炭及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种α-氧化铁修饰的生物炭的制备方法包括以下步骤：将畜禽粪便置于保护气氛中进行第一次煅烧制成生物炭，再将生物炭分散在亚铁氰化钾溶液中，再加入FeCl₃，再分离出固体物置于保护气氛中进行第二次煅烧，即得α-氧化铁修饰的生物炭。

优选的，所述畜禽粪便为猪粪、鸡粪、鸭粪、牛粪中的至少一种。

优选的，所述畜禽粪便为可以过20目筛的干畜禽粪便。

优选的，所述第一次煅烧的具体操作为：以5℃/min～10℃/min的升温速率从室温(25℃±5℃)升温至500℃～700℃，保温1h～3h。

优选的，所述生物炭、亚铁氰化钾溶液中的亚铁离子的质量比为4:1～10:1。

优选的，所述生物炭在亚铁氰化钾溶液中分散浸泡的时间为20min～40min。

优选的，所述亚铁氰化钾溶液中的亚铁离子、FeCl₃中的铁离子的质量比为1:2～1:4。

优选的，所述第二次煅烧的具体操作为：以4℃/min～10℃/min的升温速率从室温升温至250℃～550℃，保温1h～3h。

一种α-氧化铁修饰的生物炭，其由上述方法制备得到。

一种重金属污染土壤修复方法包括以下步骤：将上述α-氧化铁修饰的生物炭分散到重金属污染土壤中，调节土壤含水量后进行土壤修复。

优选的，所述α-氧化铁修饰的生物炭的投加量为重金属污染土壤质量的0.5％～1.5％。

优选的，所述土壤含水量为田间持水量的60％～70％。

优选的，所述土壤修复的时间为70天～110天。